Se ha desarrollado un nuevo material semiconductor orgánico (basado en el carbono) que supera las opciones existentes para construir la próxima generación de biosensores. Un equipo internacional de investigación dirigido por la KAUST es el primero en superar algunos retos crÃticos en el desarrollo de este polÃmero. El trabajo "Regiochemistry-Driven Organic Electrochemical Transistor Performance Enhancement in Ethylene Glycol-Functionalized Polythiophenes" fue publicado en el Journal of the American Chemical Society
En la actualidad se está investigando mucho sobre nuevos tipos de biosensores que interactúan directamente con el cuerpo para detectar sustancias bioquÃmicas clave y servir de indicadores de salud y enfermedad. "Para que un sensor sea compatible con el cuerpo, tenemos que utilizar materiales orgánicos blandos con propiedades mecánicas que se ajusten a las de los tejidos biológicos", afirma Rawad Hallani, antiguo cientÃfico investigador del equipo de la KAUST, que desarrolló el polÃmero junto con investigadores de varias universidades de Estados Unidos y el Reino Unido.
Hallani explica que el polÃmero está diseñado para su uso en dispositivos llamados transistores electroquÃmicos orgánicos (OECT). Para este tipo de dispositivos, el polÃmero debe permitir que determinados iones y compuestos bioquÃmicos penetren en él y lo dopen, lo que a su vez puede modular sus propiedades semiconductoras electroquÃmicas. "La fluctuación de las propiedades electroquÃmicas es lo que realmente medimos como señal de salida del OECT", afirma.
El equipo tuvo que enfrentarse a varios retos quÃmicos porque incluso pequeños cambios en la estructura del polÃmero pueden tener un impacto significativo en el rendimiento. Muchos otros grupos de investigación han intentado fabricar este polÃmero en particular, pero el equipo de la KAUST es el primero en lograrlo. Su innovación se basa en polÃmeros llamados poliofenos con grupos quÃmicos llamados glicoles unidos en posiciones controladas con precisión. Aprender a controlar la ubicación de los grupos de glicol de una forma que no se habÃa conseguido antes fue un aspecto clave del avance.
"Identificar el diseño de polÃmero adecuado que se ajuste a todos los criterios que se buscan es la parte difÃcil", dice Hallani. "A veces, lo que puede optimizar el rendimiento del material puede afectar negativamente a su estabilidad, por lo que hay que tener en cuenta tanto las propiedades energéticas como las electrónicas del polÃmero".
Se utilizó un sofisticado modelo de quÃmica computacional para ayudar a conseguir el diseño adecuado. El equipo también contó con la ayuda de análisis especializados de dispersión de rayos X y microscopÃa electrónica de barrido en túnel para controlar la estructura de sus polÃmeros. Estas técnicas revelaron cómo la ubicación de los grupos de glicol afectaba a la microestructura y las propiedades electrónicas del material.
"Estamos entusiasmados con los progresos realizados por Rawad en la sÃntesis del polÃmero, y ahora estamos deseando probar nuestro nuevo polÃmero en dispositivos biosensores especÃficos", afirma Iain McCulloch, del equipo de la KAUST, que también está adscrito a la Universidad de Oxford, en el Reino Unido. McCulloch afirma que el grupo de investigación intenta ahora mejorar la estabilidad de sus polÃmeros y de los sensores construidos a partir de ellos, para pasar de las demostraciones en laboratorio a las aplicaciones en el mundo real.
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